Cartographie quantitative de la contrainte dans les matériaux mous par mécanochimie

Quantitative mapping of stress in soft materials by mechanochemistry

• Auteur / Autrice : Yinjun Chen
• Direction : Costantino Creton
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physico-chimie
• Date : Soutenance le 19/09/2018
• Etablissement(s) : Paris Sciences et Lettres (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique et chimie des matériaux (Paris ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Sciences et ingénierie de la matière molle (Paris ; 1997-....) - Sciences et Ingénierie de la Matière Molle
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Ecole supérieure de physique et de chimie industrielles de la Ville de Paris (1882-....)
• Jury : Président / Présidente : Renaud Nicolaÿ
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Costantino Creton, Renaud Nicolaÿ, Rint Sijbesma, Luca Cipelletti, José Bico, Bruno Fayolle
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Rint Sijbesma, Luca Cipelletti

Mots clés

Mots clés libres

Elastomères à réseaux multiples interpénétrés

Spiropyran mechanophore

Mécanochimie

Réseau de remplissage

Carte de stress

Perles fluorescentes

Interpenetrated multiple network elastomers

Spiropyran mechanophore

Mechanochemistry

Filler network

Stress map

Fluorescent beads

Résumé

Le spiropyran (SP) a été incorporé respectivement dans les premier et second réseaux d'élastomères à réseaux multiples. La SP s'est transformée en mérocyanine (MC) et a changé de couleur (de l'incolore au bleu ou au violet) en réponse au stimulus mécanique externe. La procédure de changement de couleur dans l'extension uniaxiale a été quantifiée par analyse de couleur. Une courbe d'étalonnage du changement chromatique en fonction de la contrainte a été obtenue dans la même famille de matériaux à l'exception des réseaux quadruples. Il a été démontré que SP était un capteur de stress par changement la densité de réticulation du premier réseau. La répartition des contraintes autour du fond de fissure avant et après la propagation a été obtenue en appliquant la courbe d'étalonnage du chargement cyclique par étapes. De plus, l'activation de SP dans le deuxième réseau a montré le mécanisme de fracture et le renforcement de plusieurs réseaux. Pour détecter le champ de contrainte dans les élastomères, l'approche de suivi des particules a été appliquée. La distribution des contraintes et des déformations obtenue dans ce manuscrit est utile pour l'architecture du modèle moléculaire des élastomères à réseaux multiples.

Spiropyran (SP) has been incorporated into the first and the second networks of multiple network elastomers, respectively. SP transformed into merocyanin (MC) and changed its color (from colorless to blue or purple) in response to the external mechanical stimulus. The color change procedure in uniaxial extension was quantified by color analysis. A calibration curve of chromatic change as a function of stress was obtain in the same family of materials except quadruple networks. Varying the cross-linking density of the first network, SP was demonstrated to be a stress sensor. The stress distribution around the crack tip before and after propagation was obtained by applying the calibration curve of step cyclic loading. Additionally, the activation of SP in the second network showed the fracture mechanism and the reinforcement of multiple networks. To detect the strain field in the elastomers, particles tracking approach was applied. The stress and strain distribution obtained in this manuscript are helpful for the architecture of molecular model of multiple network elastomers.